基于環(huán)境振動響應(yīng)的橋梁損傷識別.pdf

1、損傷識別技術(shù)是目前橋梁健康監(jiān)測研究的關(guān)鍵問題之一。基于數(shù)值模型的損傷識別研究已經(jīng)不能從真正意義上滿足結(jié)構(gòu)小損傷的要求。考慮到橋梁結(jié)構(gòu)較多的不確定因素、復(fù)雜的工作環(huán)境以及由此而引起的結(jié)構(gòu)動力特性的變異性，本文提出了抗噪能力強、環(huán)境適應(yīng)性好、對中、小損傷敏感的損傷識別新方法，并通過兩跨連續(xù)梁試驗驗證該方法的有效性。 本文綜述了基于結(jié)構(gòu)響應(yīng)的損傷識別的理論研究現(xiàn)狀和發(fā)展。從比較線性、非線性和其它時頻方法用于非平穩(wěn)信號分析的優(yōu)缺點入手，

2、引出了適用于環(huán)境振動響應(yīng)分析的Hilbert-Huang變換，詳細(xì)地闡述了Hilbert-Huang變換的基本組成——經(jīng)驗?zāi)Ｊ椒纸夂拖柌刈儞Q，并指出Hilbert-Huang變換在非平穩(wěn)信號處理方面的優(yōu)越性和有待改進(jìn)的方面；同時介紹了本文采用的模式識別系統(tǒng)的主要組成，如何將模式識別系統(tǒng)引入到土木工程領(lǐng)域，并使其適用于結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測也是本文的一項重要任務(wù)。 本文提出了一種橋梁結(jié)構(gòu)損傷識別的新方法。首先對采集的環(huán)境振動下的結(jié)構(gòu)響

3、應(yīng)進(jìn)行預(yù)處理，由于經(jīng)自適應(yīng)性強的經(jīng)驗?zāi)Ｊ椒纸馊魏螐?fù)雜的時間序列都可分成小尺度的本征模式函數(shù)，從而可利用Hilbert-Huang變換提取各個尺度上的基于結(jié)構(gòu)瞬時特性的瞬時幅值特征，繼而形成瞬時幅值特征樣本空間，對該樣本空間設(shè)定閾值進(jìn)行特征樣本的選取以剔除噪聲等對結(jié)構(gòu)損傷識別造成影響的樣本，最后對選擇后的特征樣本進(jìn)行點到集合的標(biāo)準(zhǔn)歐氏距離度量，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)的二類模式識別從而診斷結(jié)構(gòu)損傷是否發(fā)生。同時，本文在損傷位置的標(biāo)定方面也做了相應(yīng)的探討，

4、利用與瞬時幅值對應(yīng)的瞬時頻率的特征樣本修正均值標(biāo)出了損傷位置。 在對試驗室原有的有機玻璃模型梁段改進(jìn)的基礎(chǔ)上，采用試驗方法對本文提出的方法進(jìn)行檢驗。在試驗室環(huán)境條件下，利用小車激勵兩跨連續(xù)模型梁段采集梁段結(jié)構(gòu)的加速度響應(yīng)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理驗證了本文方法的有效性。同時，討論了特征選擇中不同閾值選取、傳感器數(shù)量大小和損傷處是否安置傳感器對該方法的影響。指出整套損傷識別方法具有通用性，可適用于其它的時間序列損傷特征參數(shù)。最后提出了這一研究